Раскрыта 66-миллионная история климата Земли — современные изменения в контексте

Прошлые и будущие тенденции изменения средней глобальной температуры за последние 67 млн. лет. Значения изотопов кислорода в глубоководных бентосных фораминиферах из осадочных кернов являются мерой глобальной температуры и объема льда. Температура приведена к среднему глобальному значению 1961-1990 гг. Данные, полученные из ледяных кернов за последние 25 тыс. лет, иллюстрируют переход от последнего ледникового периода к нынешнему более теплому периоду — голоцену. Исторические данные с 1850 г. по настоящее время показывают явное повышение температуры после 1950 г., ознаменовавшее наступление антропоцена. Будущие прогнозы глобальной температуры по трем сценариям репрезентативного пути концентрации (RCP) с учетом бентических глубоководных данных показывают, что к 2100 году состояние климата будет сопоставимо с климатическим оптимумом миоцена (16 млн. лет назад), что значительно превысит уровень антропоцена.~16 млн. лет назад), что значительно превышает порог для образования континентальных ледяных покровов. Если выбросы будут постоянными после 2100 года и не стабилизируются до 2250 года, то к 2300 году глобальный климат может войти в тепличный мир раннего эоцена (~50 млн. лет назад) с его многочисленными глобальными потеплениями и отсутствием крупных ледяных покровов на полюсах. Credit: Westerhold et al., CENOGRID

Непрерывная запись последних 66 млн. лет показывает, что естественная изменчивость климата, связанная с изменениями орбиты Земли вокруг Солнца, гораздо меньше, чем прогнозируемое будущее потепление из-за выбросов парниковых газов.

Впервые ученые-климатологи составили непрерывную высокоточную запись изменений климата Земли за 66 млн. лет до нашей эры. Эта запись позволяет выявить четыре характерных климатических состояния, которые исследователи назвали тепличным, теплым, холодным и ледяным.

Эти основные климатические состояния сохранялись в течение миллионов, а иногда и десятков миллионов лет, и в пределах каждого из них климат демонстрирует ритмичные колебания, соответствующие изменениям орбиты Земли вокруг Солнца. Однако каждое климатическое состояние имеет свой характерный отклик на орбитальные колебания, которые приводят к относительно небольшим изменениям глобальной температуры по сравнению с резкими сдвигами между различными климатическими состояниями.

Новые результаты, опубликованные сегодня (10 сентября 2020 г.) в журнале Science, являются итогом десятилетий работы и большого международного сотрудничества. Задача состояла в том, чтобы определить колебания климата в прошлом на достаточно тонком временном масштабе, чтобы увидеть изменчивость, связанную с орбитальными колебаниями (эксцентриситетом орбиты Земли вокруг Солнца, прецессией и наклоном оси вращения).

«Мы давно знаем, что ледниково-межледниковые циклы обусловлены изменениями орбиты Земли, которые изменяют количество солнечной энергии, достигающей поверхности Земли, и астрономы вычисляют эти орбитальные вариации в прошлом», — пояснил соавтор исследования Джеймс Зачос, заслуженный профессор наук о Земле и планетах и профессор здоровья океана Ида Бенсон Линн из Калифорнийского университета в Санта-Крузе.

«Реконструируя климат прошлого, мы могли достаточно хорошо видеть долгосрочные грубые изменения. Мы также знали, что должна существовать более тонкомасштабная ритмическая изменчивость, связанная с орбитальными колебаниями, но долгое время считалось, что восстановить этот сигнал невозможно», — сказал Зачос. «Теперь, когда нам удалось уловить естественную изменчивость климата, мы видим, что прогнозируемое антропогенное потепление будет намного сильнее».

В течение последних 3 млн. лет климат Земли находился в ледниковом состоянии, характеризующемся чередованием ледниковых и межледниковых периодов. В этот период произошло становление современного человека, однако выбросы парниковых газов и другие виды деятельности человека приводят к тому, что планета переходит в теплые и тепличные климатические состояния, которых не было со времен эоценовой эпохи, закончившейся около 34 млн. лет назад. В раннем эоцене не было полярных ледяных шапок, а средняя глобальная температура была на 9-14 градусов Цельсия (16-25 градусов по Фаренгейту) выше, чем сегодня.

Прогнозы МГЭИК на 2300 г. по сценарию «бизнес как обычно» потенциально приведут к тому, что глобальная температура достигнет уровня, которого планета не видела уже 50 млн. лет», — сказал Зачос.

Новая глобальная климатическая запись CENOGRID (нижняя панель) — первая, позволяющая непрерывно и точно отслеживать изменения климата Земли со времени великого вымирания динозавров 66 млн. лет назад. Для создания записи были использованы изотопы кислорода (на фото) и углерода из крошечных микрофоссилий, обнаруженных в глубоководных отложениях, собранных судном IODP R/V JOIDES Resolution (на фото), и показан естественный диапазон изменения и изменчивости климата за последние 66 млн. лет. Credit: Thomas Westerhold / Adam Kutz

Решающее значение для составления новой климатической летописи имело получение высококачественных кернов осадочных пород из глубоководных океанических бассейнов в рамках международной Программы океанического бурения (ODP, позднее — Интегрированная программа океанического бурения (IODP), сменившаяся в 2013 г. Международной программой океанических открытий). Признаки прошлого климата фиксируются в раковинах микроскопического планктона (так называемых фораминифер), сохранившихся в донных отложениях. После анализа осадочных кернов исследователям пришлось разработать «астрохронологию», сопоставив климатические изменения, зафиксированные в осадочных слоях, с колебаниями орбиты Земли (так называемыми циклами Миланковича).

«В середине 1990-х годов сообщество поняло, как распространить эту стратегию на более древние временные интервалы», — говорит Зачос, возглавивший исследование, опубликованное в 2001 г. в журнале Science, которое показало реакцию климата на орбитальные колебания для 5-миллионного периода, охватывающего переход от эпохи олигоцена к миоцену, около 25 млн. лет назад.

«Это изменило все, потому что, если мы смогли это сделать, мы знали, что можем вернуться назад, возможно, до 66 млн. лет назад, и рассматривать эти переходные события и крупные переходы в климате Земли в контексте вариаций орбитального масштаба», — сказал он.

В течение многих лет Зачос сотрудничал с ведущим автором Томасом Вестерхольдом из Центра морских экологических наук Бременского университета (MARUM) в Германии, где находится огромное хранилище осадочных кернов. Бременская лаборатория совместно с группой Зачоса в UCSC подготовила большую часть новых данных по более старой части летописи.

Вестерхольд руководил важнейшим этапом работы — объединением перекрывающихся сегментов климатической летописи, полученных из осадочных кернов из разных частей света. «Сбор такого длинного мегафрагмента климатической летописи — утомительный процесс, к тому же мы хотели воспроизвести записи на отдельных кернах осадочных пород, чтобы проверить сигналы, так что это была большая совместная работа международного сообщества», — сказал Зачос.

Теперь, когда исследователи собрали непрерывную, астрономически датированную климатическую летопись за последние 66 млн. лет, они видят, что реакция климата на орбитальные колебания зависит от таких факторов, как уровень парниковых газов и площадь полярных ледяных щитов.

«В экстремальном парниковом мире, где нет льда, не будет обратной связи с ледяными щитами, и это изменит динамику климата», — пояснил Зачос.

Большинство крупных климатических переходов за последние 66 млн. лет были связаны с изменением уровня парниковых газов. Например, Зачос провел обширные исследования палеоцен-эоценового термического максимума (ПЭТМ), показав, что этот эпизод быстрого глобального потепления, приведшего климат в состояние «теплицы», был связан с массовым выбросом углерода в атмосферу. Аналогично, в позднем эоцене, когда уровень углекислого газа в атмосфере снижался, в Антарктиде начали образовываться ледяные щиты, и климат перешел в состояние Coolhouse.

«Климат может стать нестабильным, когда он приближается к одному из этих переходов, а мы видим более детерминированную реакцию на орбитальное воздействие, поэтому мы хотели бы лучше понять эту проблему», — сказал Зачос.

Новая климатическая летопись представляет собой ценную основу для многих областей исследований, добавил он. Она полезна не только для проверки климатических моделей, но и для геофизиков, изучающих различные аспекты динамики Земли, и для палеонтологов, изучающих, как изменение окружающей среды влияет на эволюцию видов.

«Это значительное достижение в науке о Земле и важное наследие международной программы океанического бурения», — сказал Зачос.

Ссылки: «An astronomically dated record of Earth’s climate and its predictability over last 66 million years» by Thomas Westerhold, Norbert Marwan, Anna Joy Drury, Diederik Liebrand, Claudia Agnini, Eleni Anagnostou, James S. K. Barnet, Steven M. Bohaty, David De Vleeschouwer, Fabio Florindo, Thomas Frederichs, David A. Hodell, Ann E. Holbourn, Dick Kroon, Vittoria Lauretano, Kate Littler, Lucas J. Lourens, Mitchell Lyle, Heiko Pälike, Ursula Röhl, Jun Tian, Roy H. Wilkens, Paul A. Wilson and James C. Zachos, 10 сентября 2020 г., Science . DOI: 10.1126/science.aba6853

Соавторы работы Стивен Бохати (Steven Bohaty), ныне работающий в Саутгемптонском университете, и Кейт Литтлер (Kate Littler), ныне работающая в Эксетерском университете, работали вместе с Закосом в Калифорнийском университете в Санта-Крузе. Среди соавторов статьи также есть исследователи из более чем десятка институтов по всему миру. Работа финансировалась Немецким исследовательским фондом (DFG), Советом по естественным исследованиям окружающей среды (NERC), программой Европейского союза «Горизонт 2020», Национальным научным фондом Китая, Нидерландским центром изучения систем Земли и Национальным научным фондом США.

Подробнее на SciTechDaily

66 миллионов лет изменений климата Земли раскрыты в беспрецедентных деталях на основе океанических отложений

74 963 вида льда [Видео]

Океаны Земли находились в напряженном состоянии до резкого, доисторического глобального потепления

Пять интересных фактов, которые помогут вам понять, что такое морской лед

«Мертвые зоны» неоднократно образовывались в северной части Тихого океана при теплом климате в течение последних 1,2 млн. лет

События Дансгаарда-Оэшгера: Резкие изменения климата в ледниковый период происходили как каскадное домино

Миссия NASA ICESat-2 составила карту 16-летнего таяния гренландского и антарктического ледяных щитов

Uncovering the Past: Самый подробный взгляд на климатическую историю Земли

18 комментариев к статье «Раскрыта климатическая история Земли за 66 млн лет — в контексте современных изменений»

Clyde Spencer | September 10, 2020 at 9:18 pm | Reply

Замечательно, что теперь есть температурная история Земли с более высоким разрешением. Проблема в том, что добавление непроверенных прогнозов МОЦ создает впечатление, что будущее известно с той же уверенностью, что и эмпирические данные. Многие считают, что сценарий RCP8.5 маловероятен, и даже менее экстремальные сценарии, судя по последним историческим данным, будут теплыми. Противопоставление фактических данных и модельных предсказаний не является хорошей наукой.

Да, согласен на 100%. Спасибо. Мне кажется, что они пытаются впихнуть сюда избыточную информацию и терминологию, чтобы незаметно для тех, кто не так хорошо разбирается в этих вопросах, вбросить свои прогнозы и идеологический уклон.

William Wade | September 11, 2020 at 11:24 am | Reply

На левом ярлыке графика должно быть написано «Surface», а не «Suface».

Хорошие глаза! И на правой стороне тоже.

Paul Carriere | November 26, 2021 at 8:00 am | Reply

Оууууу! Как уместно с вашей стороны.

Гордон Дженкинс | Сентябрь 11, 2020 at 4:32 pm | Reply

Это не наука.

Почему вы так говорите?

Клайд Спенсер | Сентябрь 14, 2020 at 5:04 pm | Reply

Во-первых, «антропоцен» не является официально признанным геологическим термином. Это нечто, придуманное идеологическими сторонниками. Если авторы проталкивают несанкционированный термин, то как можно доверять остальным утверждениям?

Да, я разочарован этой статьей.

Paul Carriere | November 26, 2021 at 7:59 am | Reply

Ну, если это не так, то и биоцентризм тоже.

Клайд Спенсер | Сентябрь 16, 2020 at 9:07 am | Reply

Это привлекло некоторое внимание со стороны других людей, обладающих навыками «рецензирования» исследований. Людям с непредвзятым мнением может показаться интересным следующее: https://wattsupwiththat.com/2020/09/15/cooling-the-hothouse/

Это действительно хорошо сделанная статья/обзор с точки зрения этого исследования/статьи. Что касается его теории эмерджентных климатических явлений, то она очень интересна, и я не слышал ничего подобного раньше. На первый взгляд, это правдоподобная теория, я должен буду изучить ее подробнее позже. Спасибо за ссылку.

Мнение и «фактические данные» трудно отделить друг от друга в этой дисциплине под названием «климатология». Фактом является то, что спутниковые данные свидетельствуют о дополнительном озеленении Земли за последние 30 лет более чем на 15%. Фактом является то, что CO2 — это пища для растений, стимулирующая их рост, а повышенное содержание CO2 в атмосфере обеспечивает устойчивость к засухе. Факт, что в Мировом океане содержится гораздо больше CO2, чем в атмосфере. Фактом является то, что при более теплых температурах из Мирового океана в атмосферу выделяется большее количество CO2. (при низких температурах Мировой океан поглощает CO2).

Согласно косвенным температурным данным, полученным из различных источников, включая бурение океанических кернов, увеличение содержания CO2 отстает от роста температуры.

Несомненно, уровень CO2 в той или иной степени влияет на глобальный климат — вопрос в том, в какой степени? Но является ли CO2 основным регулятором глобальной температуры? Нет, научных данных, подтверждающих это предположение, не существует.

Климат меняется всегда, но беспокоит то, не произойдет ли катастрофических изменений климата. Климатические катастрофисты утверждают, что конец близок, и виновато в этом злое человечество — но они не представили научного обоснования своей тревоги.

Боб Вебстер | 10 марта 2023 г. в 13:21 | Ответить

В точку! Хорошо сказано.

Кроме того, нынешнее (голоценовое) межледниковье — это наименее типичный климат из всех климатических режимов. Тем не менее, фрагменты климата последних 100 лет используются так, как будто это некое отклонение от «нормального климата», которое, что удобно, никогда не описывается.

Климатические модели основаны на спекулятивной теории, которая противоречит доказательствам. Поэтому они изначально несовершенны, и неудивительно, что они всегда работают «на горячую» (завышают прогнозы потепления климата).

Несомненно, климатические алармисты считают, что полярные льды — это «нормальное явление», однако за последние 3,5 млрд. лет климатической истории Земли они происходят менее чем в 1% случаев.

Финансирование «изменения климата» — это неразумная трата драгоценных налоговых долларов.

С вмешательством человека или без него Земля будет нагреваться. Полярные ледяные шапки растают, и глобальная температура повысится, создавая мегаштормы, наводнения и превращая пышные леса в пустыни. По мере роста температуры испарение будет увеличиваться, чем теплее будет становиться, и нас ждут большие наводнения. Многие виды животных вымрут, а люди будут воевать за сокращающиеся ресурсы. Но в конце концов температура повысится до такой степени, что водяной пар будет все дольше и дольше задерживаться в атмосфере, пока в конце концов не перестанет идти дождь, превратившись, по сути, в «зеленый дом». Вода в океанах разделится. Земля снова превратится в Эдем. Туман начнет подниматься, покрывая всю поверхность нашей планеты. Содержимое Земли увеличится в размерах и откроются новые земли, которых не было со времен Ноя. Твердь будет вновь установлена и займет свое постоянное место на небесах. Мы, люди, жили в Эдемском саду до 12500 лет назад, когда Земля подверглась метеоритной бомбардировке, в результате которой ее обломки попали в атмосферу и заблокировали солнечный свет. Это привело к быстрому похолоданию на всем земном шаре. Подобное происходило много раз на протяжении веков, в том числе 50 тыс. лет назад. Мамонты и другие существа были быстро заморожены с травой и цветами в желудках.

Так кто сказал, что глобальное потепление — это плохо? Да, будет гораздо хуже, прежде чем станет лучше, но с другой стороны, в конечном итоге температура станет более стабильной и постоянной. Появится дополнительный защитный слой от вредного ультрафиолетового и гамма-излучения, солнечных вспышек и других опасностей в вакууме космоса. Это позволит людям и другим живым существам жить дольше, поскольку их клетки не будут быстро разрушаться от облучения и раковых заболеваний.

Это — естественный круговорот жизни на нашей планете. Будущие люди, которые прислушаются к этому предупреждению и смогут адаптироваться, вернут себе Эдемский сад. Если мы, нынешние люди, не испортим все ядерной войной. Это просто отбросит время назад, скажем, еще на 12500 лет или около того. PS Начинайте покупать землю в Арктике.

1. Поражает количество отрицающих и полуотрицающих ответов здесь.

2. «RCP 8.5 не известен с такой же точностью, как доисторический или исторический климат!» Да, ни одна из современных климатических моделей не произойдет в точности. Невозможно полностью предсказать ни поведение климатической системы, ни, что очень важно, поведение человеческих обществ. Однако, безусловно, большая часть неопределенности — это поведение человека. Если одна модель говорит, что к 2300 году планета потеплеет в среднем на 8 градусов, а другая — на 10 при тех же антропогенных воздействиях, измените антропогенное парниковое потепление, и первая модель может сказать 3, а вторая — 4. Верно, способность предсказывать людей — это самый большой источник неопределенности. Кроме того, RCP 8.5 — не единственная представленная модель, так что это даже не утверждение, что она является правильным климатическим прогнозом. Только то, что это один из возможных прогнозов. Также отметим, что в мире, где все ископаемое топливо потребляется, все эти прогнозы неверны, и вам нужно поставить линию, идущую до самого верха столбика. То же самое справедливо и для любой модели, в которой мы начинаем выделять какие-то другие экстремальные парниковые газы, которые не могли бы существовать в атмосфере естественным образом. Так же как эта модель может переоценить изменения, она может и недооценить их. Погоду, похожую на пермскую, не совсем невозможно вызвать антропогенным путем.

3. «влажное тепличное состояние Твердь и Эдемский сад Ной бла-бла-бла» Кто… спрашивал? Обратитесь за помощью!

4. «CO2 — это пища для растений». Да, это так. А животные живут голыми в Арктике, так что очевидно, что нагота не является проблемой в холоде, верно? Конечно, для волка, медведя, карибу или мускоксена это так. Однако вы или ваша домашняя игуана не можете жить голыми в Арктике. Аналогичным образом, растения, имеющие достаточный доступ к CO2, скорее всего, не будут процветать в более жарких или более холодных климатических условиях, чем те, к которым они приспособлены. Кроме того, современные растения приспособлены к разным климатическим условиям. Ледниковые периоды и межледниковые периоды. Мы находимся в межледниковом периоде. Следовательно, за последние 2,5 млн. лет здесь никогда не было намного теплее, чем сейчас, и ни растения, ни животные, ни грибы не приспособлены к миру, который не находится где-то между минимумами ледникового периода и нашим современным климатом. Каждый добавленный градус на градус дальше от тех условий, в которых должно выживать конкретное растение. Растения также не могут просто медленно мигрировать вместе с климатом. Все остальные условия, такие как тип почвы, вода, ветер и т.д., будут просто неправильными для процветания данного вида растений. Еще одна вещь, к которой растения не приспособлены, — это то, что может мигрировать вместе с климатом. Существует множество животных, которые в настоящее время имеют общую границу с регионами, в которых они вдруг станут инвазивными, если температура потеплеет хотя бы на несколько градусов. Это еще больше усугубит ущерб, наносимый растениям. Увеличение содержания CO2 вряд ли сможет компенсировать резкое изменение условий.

Боб Вебстер | 10 марта 2023 г. в 1:12 pm | Ответить

Эта статья — фарс. График практически целиком относится к ледниковой эпохе, которая началась около 65 млн. лет назад. Да, тогда было очень тепло, климат был ТИПИЧНЫМ для Земли. В истории климата Земли было всего семь ледниковых эпох, и все они происходили в течение последних 3,5 млрд. лет с момента появления углеродной (клеточной) жизни. Средняя продолжительность ледниковой эпохи составляет 50 млн. лет (всего семь ледниковых эпох — 350 млн. лет, или 10% от последних 3,5 млрд. лет). Нынешняя ледниковая эпоха длится 65 млн. лет и является одной из самых холодных. На диаграмме не показаны ледниковые эпохи, однако их было пять, причем самая последняя началась 2,4 млн. лет назад. В течение этой ледниковой эпохи только последние 800 тыс. лет были достаточно холодными для круглогодичного существования полярных ледяных шапок! Именно столько времени длились долгопериодные циклы ледниковых/межледниковых периодов (~100 тыс. лет каждый) привел к самому холодному климату этой ледниковой эпохи. В настоящее время Земля находится в межледниковом цикле ледникового периода в рамках ледниковой эпохи ледниковой эры… что вряд ли характерно для гораздо более жаркого климата Земли (примерно на 13-14 град. F жарче). Эти климатические циклы НЕ ИМЕЮТ НИКАКОГО отношения к содержанию углекислого газа в атмосфере. Действительно, самая холодная ледниковая эпоха за последние 550 млн. лет началась, когда содержание CO2 в атмосфере составляло около 4100 ppm (почти в десять раз больше современного). Эта ледниковая эпоха продолжалась около 30 млн. лет. В самый холодный момент CO2 в атмосфере поднялся до 4500 ppm! Затем, когда климат восстановился до своей обычной, гораздо более жаркой нормы, содержание CO2 в атмосфере упало до 3000 ppm! Это 30 миллионов лет доказательств того, что атмосферный CO2 не имеет никакого значения для средней глобальной температуры поверхности. Истерия по поводу «изменения климата» основана на спекулятивном утверждении, которое опровергается научным методом (не согласуется с наблюдениями), будь то геологические данные, данные ледяных кернов или зарегистрированные температуры, наблюдаемые с 1880 года. Наконец, статистический анализ реальных климатических данных ясно показывает, что нет никакой корреляции между изменением содержания CO2 в атмосфере и изменением климата… Нет корреляции — нет причинно-следственной связи. Q.E.D. Статья представляет собой научный мусор, созданный для того, чтобы соответствовать нарративу изменения климата. Без сомнения, она финансируется из средств, выделяемых на «изложение климатических изменений».

современные направления искусства | August 2, 2023 at 6:19 am | Reply

Стиль написания данной статьи увлекателен и красноречив. Способность автора передавать идеи с ясностью и изяществом доставляет удовольствие при чтении. Мне очень понравились плавность и последовательность изложения материала. Молодцы, что так хорошо написали!